(57)【要約】      （修正有）【課題】光通信素子や光集積回路の小型化高集積化に対応でき、かつ、生産性にも優れた光導波路、及びその光導波路を得ることができる製造方法を提供する。【解決手段】金属イオンが注入された光導波路クラッド部１５は、光導波路コア部１４と一体形成された水晶薄膜１３に形成されており、且つこれら光導波路の経路上には、必要に応じて、光導波路の一部のコア部の上に形成された第２のバッファ層１６と、第２のバッファ層の上部に電界が印加可能な金属製の電極膜１７とにより構成される光スイッチ部が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された光導波路コア部と、該光導波路コア部の少なくとも一部を覆う該光導波路コア部と光屈折率が異なる光導波路クラッド部とが形成されている光導波路において、
該光導波路コア部及び該光導波路クラッド部は一体形成された水晶薄膜で形成されており、該光導波路クラッド部を構成する該水晶薄膜内には金属イオンが注入されており、且つ該光導波路コア部の経路上の所望の位置には、該光導波路コア部の上部に形成された第２のバッファ層と、該第２のバッファ層の上部に電界が印加可能な金属製の電極膜とにより構成される光スイッチ部が形成されていることを特徴とする光導波路。
【請求項２】
基板上に水晶により形成する光導波路コア部と、該光導波路コア部の少なくとも一部を覆う該光導波路コア部と光屈折率が異なる光導波路クラッド部とを形成する光導波路の製造方法において、
光導波路形成領域を有する複数個の素子の子基板がマトリックスに設けられている母基板上に第１のバッファ層を形成し、該第１のバッファ層をフォトリソグラフィ法により各々の該子基板における該光導波路形成領域の所望の光導波路の配線パターンに露光現像し、エッチングにより該第１のバッファ層の該配線パターン以外の不要部を除去する工程と、
母基板及び該母基板の上に残った該第１のバッファ層の上に、気相成長法により水晶薄膜をエピタキシャル形成する工程と、
該水晶薄膜の上に第２のバッファ層を形成し、該光導波路コア部の所望の位置に光スイッチ部を形成する位置に形成した該第２のバッファ層の上に電極膜を形成する工程と、
該水晶薄膜のうち、各々の該子基板における光導波路形成領域毎で該光導波路コア部として使用する該水晶薄膜及び該電極膜の上に注入保護膜を形成する工程と、
該注入保護膜を表面の所望箇所に形成した該水晶薄膜及び該電極膜の上より金属イオンを該水晶薄膜内に注入する工程と
該注入保護膜を除去し、該母基板を該光導波路素形成領域を含む所望の子基板形状に切断し、該子基板をケーシングすることで、複数個の光導波路を形成した素子を同時に作成する工程とを具備することを特徴とする光導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相成長法により一体した水晶薄膜をコア部又はコア部周囲のクラッド部に用いた光導波路及びその製造方法に関し、特に製造効率が高く集積化が良好な光導波路及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを用いた光通信に使用する光通信デバイス、又は光スイッチや光合分岐などの光デバイスを集積して種々の機能を実現する光集積回路において、光ファイバ間又は光ファイバと電子機器とを接続する部分や光集積回路に使用される光デバイス間を繋ぐ経路として光導波路が数多く使用されている。
【０００３】
従来の光導波路としては、基板上に光導波路部をパターニングにより形成したグルーブ（溝）構造の光導波路（下記特許文献１を参照）や、この光導波路部の周囲を光導波路部とは光屈折率の異なる物質で覆ったクラッド構造を有する光導波路（下記特許文献２を参照）が用いられてる。
【０００４】
そのような光導波路の製造方法としては、石英ガラスのウエハ形状の基板上にコア層を形成する。次にフォトリソグラフィ法とエッチングにより、このコア層のうち光導波路のコアとなる部分を基板上に残すように、他のコア層を基板上から除去する。次にこの基板とコアとなる部分の上にクラッド層を形成し、このように光導波路形成された基板をケーシングして光導波路を製造する方法が用いられている。
【０００５】
前記のような光導波路及びその製造方法については、以下のような文献が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１６７６２６号公報
【特許文献２】特開２００２―１６２５２６号公報
【特許文献３】特開２００２−１９６１６８号公報
【０００７】
尚、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来の光導波路及びその製造方法においては、光導波路のコア部の断面の大きさを小さくすることに限界があり、コア内で光が散乱する恐れがある。光が散乱した場合データのロスや光導波路近くの他のデバイスに悪影響を与えてしまう可能性がある。
【０００９】
また、グルーブ構造の光導波路を小型化高集積化する場合、コア部側面の加工仕上げ精度を光の波長レベルに維持することが難しく、仮に加工が可能であったとしても、その加工装置は非常に高い加工レベルを実現させるために高価になってしまい、製品単価を上げる要因の一つに成ってしまう
【００１０】
また、コア部の周りにクラッド層を形成したクラッド構造の光導波路の場合は、どうしてもコア部の周囲にクラッド層を形成する空間が必要となり、小型化特に高集積化が非常に困難になる。
【００１１】
更に光通信デバイスや光集積回路において、それらに使用する光スイッチ部は光導波路部とは別の構成素子として形成されるために、光スイッチ部を形成する工程が光導波路を形成する工程と別途必要となる。従ってその分の製造時間及び製造コストが掛かり、これも製品単価を上げる要因になる可能性がある。
【００１２】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、光通信素子や光集積回路の小型化高集積化に対応でき、かつ、生産性にも優れた光導波路、及びその光導波路を得ることができる製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決する手段として、基板上に形成された光導波路コア部と、この光導波路コア部の少なくとも一部を覆う光導波路コア部と光屈折率が異なる光導波路クラッド部とが形成されている光導波路において、
光導波路コア部及び光導波路クラッド部は一体形成された水晶薄膜で形成されており、光導波路クラッド部を構成する該水晶薄膜内には金属イオンが注入されており、且つこの光導波路コア部の経路上の所望の位置には、光導波路コア部の上部に形成された第２のバッファ層と、この第２のバッファ層の上部に電界が印加可能な金属製の電極膜とにより構成される光スイッチ部が形成されていることを特徴とする光導波路である。
【００１４】
また、前項記載の光導波路を製造する方法として、基板上に水晶により形成するコア部と、該コア部の少なくとも一部を覆う該コアと光屈折率が異なるクラッド部とを形成する光導波路の製造方法において、
光導波路形成領域を有する複数個の素子の子基板がマトリックスに設けられている母基板上に第１のバッファ層を形成し、この第１のバッファ層をフォトリソグラフィ法により各々の子基板における光導波路形成領域の所望の光導波路部及び光スイッチ部の配線パターンに露光現像し、エッチングにより第１のバッファ層の配線パターン以外の不要部を除去する工程と、
母基板及び母基板の上に残った第１のバッファ層の上に、気相成長法により水晶薄膜をエピタキシャル形成する工程と、
この水晶薄膜の上に第２のバッファ層を形成し、光スイッチ部を形成する位置に形成した第２のバッファ層の上に電極膜を形成する工程と、
水晶薄膜のうち、各々の子基板における光導波路形成領域毎で光導波路コア部として使用する水晶薄膜及び電極膜の上に注入保護膜を形成する工程と、
この注入保護膜を表面の所望箇所に形成した水晶薄膜及び電極膜の上より金属イオンを水晶薄膜内に注入する工程と
注入保護膜を除去し、母基板を光導波路素形成領域を含む所望の子基板形状に切断し、この子基板をケーシングすることで、複数個の光導波路を形成した素子を同時に作成する工程とを具備することを特徴とする製造方法でもある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、気相成長法により形成した水晶薄膜をコア部及びクラッド部に使用することができるので、光導波路のコア部においては、その断面積の大きさを従来のものより非常に小さくすることが可能であり、コア内で光が散乱することを抑え、光が散乱したことによるデータのロスや光導波路近くの他のデバイス与える悪影響を最小限に抑止することができる。
【００１６】
また、コア部及びクラッド部を一体形成した水晶薄膜にフォトリソグラフィ法及びパターニング等により形成するので、コア部及びクラッド部を非常に微細且つ高精度に形成できるので、光導波路を形成する光通信デバイスや光集積回路の小型化特に高集積化が可能となる。
【００１７】
更に、本発明では、光スイッチ部を水晶で構成された光導波路の所望の箇所に光導波路上に電極膜を形成することで得ることができるので、従来技術に比べ、光スイッチ部自体の製造工程及び製造コストを著しく短縮且つ低くすることができ、更に光スイッチ部の構造が単純化できるので、小型化高集積化にも有利になる。
【００１８】
よって、上記作用により、従来の光導波路に比べ、より小型化高集積化に優れ且つ製造効率が良好な光導波路及びその製造方法を提供できる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の製造方法によって製作された光導波路の光進行方向に対し直角に切断した場合の断面図である。、図２は、図１記載の光導波路の製造工程を表した工程チャート図である。尚、図１にあって、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示せず、また寸法も一部誇張して図示している。特に水晶薄膜等の層及び膜の厚さ寸法は、本発明を理解し易くするためにデフォルメした形で現している。
【実施例１】
【００２０】
即ち、図１に図示した光導波路は、シリコン、ガラス又はアルミナなどを材質とする基板１１の表面には、第１のバッファ層１２が形成されている。この第１のバッファ層は、フォトリソグラフィ法及びエッチングにより、所望する光導波路部及び光スイッチ部の配線形状に加工されている。尚、この第１のバッファ層１２は、その上に形成される水晶薄膜１３の結晶性改善の為に形成されている。
【００２１】
この第１のバッファ層１２の上には、厚さ数μｍの水晶薄膜１３が気相成長法によるエピタキシャル成長で形成されている。この水晶薄膜１３は、第１のバッファ層の上に形成された水晶薄膜は光導波路コア部１４に、第１のバッファ層の上以外の基板１上に形成された水晶薄膜には金属イオンが注入されており、光導波路コア部１４とは光屈折率が異なる光導波路クラッド部１５に加工されている。
【００２２】
この光導波路コア部１４と光導波路クラッド部からなる水晶薄膜１３の上には第２のバッファ層１６が形成されている。更に、光導波路コア部１４の所望の位置の第２のバッファ層の上には、金による電極膜１７が形成されている。この電極膜１７に電界を印加することにより、電極膜１７の下にある光導波路コア部１４の水晶に逆圧電効果により歪みが発生し、この歪みにより光導波路コア部１４の光屈折率が変化する。因ってこの電極膜１７を形成した部分の光導波路コア部には、この作用を利用した光スイッチ部が形成される。
【００２３】
次に、上記光導波路の製造方法を図２により説明する。まず、複数個の光導波路形成領域を有する光通信デバイスや光集積回路の子基板がマトリックスに設けられている母基板上全面に第１のバッファ層を形成し、この第１のバッファ層をフォトリソグラフィ法により各々の子基板の光導波路形成領域における所望の光導波路部及び光スイッチ部のパターンに露光現像し、エッチングにより第１のバッファ層の所望の光導波路パターン以外の不要部を除去する（図２の工程（ａ）から工程（ｃ）まで）。
【００２４】
次に、母基板及びこの母基板の上に残った所望の光導波路パターンに形成した第１のバッファ層の上に、図３のような装置を用いて、気相成長法により水晶薄膜を所望の厚さにエピタキシャル成長させる（図２の工程（ｄ））。この際、第１のバッファ層の影響により、第１のバッファ層の上の水晶薄膜の結晶性は、他の部分の結晶性より良好となり通過する光のロスを少なくできる。
【００２５】
次に、水晶薄膜の上に第２のバッファ層を形成し、後工程で形成する光導波路コア部の経路上の所定位置の第２のバッファ層の上に電極膜を形成する（図２の工程（ｅ）から工程（ｆ）まで）。本発明における光スイッチ部は、この電極膜と光導波路コア部を形成する水晶薄膜による逆圧電効果を利用して光屈折率の変化を利用して形成している。
【００２６】
次に、母基板全体に形成した水晶薄膜のうち、各々の子基板における光導波路形成領域毎で光導波路コア部として使用する第２のバッファ層及び光スイッチ部として形成した電極膜の上に注入保護膜を形成する（図２の工程（ｇ））。
【００２７】
次に、注入保護膜を表面の所定箇所に形成した第２のバッファ層及び該電極膜の上より金属イオンを水晶薄膜内に不純物として注入する（図２の工程（ｈ））。注入保護膜により保護された部分以外の水晶薄膜内に金属イオンが注入されることにより、保護された水晶薄膜箇所と金属イオンが注入された保護されていない水晶薄膜箇所とでは、金属イオンの有無により光屈折率の違いが生じる。この差違を利用して水晶薄膜内に光導波路コア部（金属イオン無し）と光導波路クラッド部（金属イオン有り）を形成する。このような形成方法を用いることで、光導波路コア部と光導波路クラッド部を水晶薄膜内に微細且つ高精度で形成することができる。
【００２８】
次に、注入保護膜を第２のバッファ層及び電極膜上より除去し（図２の工程（ｉ））、前述したのような工程により光導波路を形成した光導波路形成領域を含む所望の光通信デバイスや光集積回路の各々の子基板を切断し、切断した個々の子基板をケーシングして複数個の光導波路を形成した光素子を同時に作成する（図２の工程（ｊ））。
【００２９】
尚、本実施例では、光導波路クラッド部を形成する方法として、水晶薄膜の光導波路クラッド部を形成する部分に金属イオンを注入する方法を開示したが、本発明はこの方法に限定する訳ではなく、水晶薄膜内に注入でき且つ注入の有無により光屈折率に差違が生じるものであれば本実施例の金属イオン以外の物質でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は本発明の製造方法によって製作した光導波路を、光信号の進行方向に直角に切断した場合の断面図である。
【図２】図２は図１に図示した光導波路を製造する工程を示した工程チャート図である。
【図３】図３は、本発明の光導波路の製造方法のうち、水晶薄膜のエピタキシャル成長を内部に載置された基板上に行うための装置の略模式図である。
【符号の説明】
【００３１】
１１・・・基板
１２・・・第１のバッファ層
１３・・・水晶薄膜
１４・・・光導波路コア部
１５・・・光導波路クラッド部
１５・・・母基板
１６・・・第２のバッファ層
１７・・・電極膜
【図１】
2006017925.tif 000003
【図２】
2006017925.tif 000004
【図３】
2006017925.tif 000005